1 概述

操作系統職能完成對硬件的管理和控制

1.1 操作系統需要關注的

計算機硬件有CPU, 內存, 磁盤, 聲卡, 網卡等等, 所以操作系統關注CPU進程線程的調度, 內存管理(物理內存, 虛擬內存), 文件系統管理, 中斷處理, IO設備驅動等等.

1.2 操作系統特征

1.2.1 并發和并行

并發是操作系統一段時間跑多個程序, 并行是指在一個時間點上有多個程序在跑, 需要依賴多核

1.2.2 資源共享

1.2.3 虛擬

把硬件虛擬化, 使得應用更好使用硬件.

1.2.4 異步

1.3?啟動, 中斷, 異常, 系統調用

上層應用是不能直接操作硬件的, 控制權都在操作系統.

1.3.1 啟動

計算機啟動之后, 先從硬盤讀取BIOS啟動程序, BIOS是基本IO處理系統, 在計算機啟動時檢測計算機各種外設, 如果發現外設沒有問題, 就從硬盤上把bootloader程序讀取到內存開始執行. bootloader接管了CPU的控制權之后從硬盤中讀取os的起始地址和長度, 然后把其加載到內存中, 開始執行os(os是放到了硬盤的第一個主引導扇區).

1.3.2 系統調用?異常?中斷

• 系統調用: 應用程序向操作系統發出指令. 應用程序需要調用系統調用接口來進行系統調用. 系統調用接口包括windows的Win32 API, Unix Linux以及MacOS的POSIX API等. 應用程序執行系統調用后, CPU狀態會由用戶態轉換成內核態, 此時CPU可以執行任何一條指令. 系統調用和普通函數調用的區別是: 函數調用時, 是在一個空間內, 而系統調用后會由用戶態切換到內核態, 堆棧也會切換(操作系統會有自己的堆棧), 開銷會增大.
• 異常:? ? ? ??應用程序執行遇到問題, 由操作系統來處理. 當有異常產生時, 操作系統同樣需要先保存當前執行的程序狀態, 然后根據異常狀態來進行處理, 處理完成后繼續恢復之前執行的程序.
• 中斷:? ? ? ??由外設讓操作系統感知到有操作,?中斷來源于外設, 比如鍵盤和鼠標, 網卡等.? 中斷產生的時候, 會有硬件和軟件的處理, CPU獲取中斷之后會產生中斷號, 并發給操作系統, 操作系統先把正在執行的程序的執行狀態保存起來, 然后根據中斷號來找到對應的中斷程序進行執行, 執行完成后再把之前保存的程序取出來繼續執行.

2 操作系統內存管理

3 操作系統進程管理

4 操作系統處理器調度

5 操作系統同步互斥

6 信號量和管程

7 死鎖問題

8 進程通信

9 文件系統

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机操作系统学习的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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